Resinte foarútgong ynhege gefoelichheid lawine fotodetektors
Keamertemperatuer hege gefoelichheid 1550 nmlawine fotodiode detektor
Yn 'e tichtby ynfraread (SWIR) band wurde hege gefoelichheid en hege snelheid lawinediodes in soad brûkt yn opto-elektronyske kommunikaasje en liDAR-tapassingen. De hjoeddeiske tichtby ynfraread lawinefotodiode (APD), dominearre troch Indium gallium arseen lawine-breakdown diode (InGaAs APD), is lykwols altyd beheind troch it willekeurige botsingsionisaasjelûd fan tradisjonele multiplikatorregiomaterialen, indiumfosfide (InP) en indiumaluminiumarseen (InAlAs), wat resulteart yn in wichtige fermindering fan 'e gefoelichheid fan it apparaat. Yn 'e rin fan 'e jierren binne in protte ûndersikers aktyf op syk nei nije healgeleidermaterialen dy't kompatibel binne mei InGaAs- en InP opto-elektronyske platfoarmprosessen en hawwe ultra-lege ynfloedionisaasjelûdsprestaasjes fergelykber mei bulk silisiummaterialen.
De ynnovative 1550 nm lawinefotodiodedetektor helpt by de ûntwikkeling fan LiDAR-systemen
In team fan ûndersikers yn it Feriene Keninkryk en de Feriene Steaten hawwe foar it earst mei súkses in nije ultra-hege gefoelichheid 1550 nm APD-fotodetektor ûntwikkele (lawine fotodetektor), in trochbraak dy't de prestaasjes fan LiDAR-systemen en oare opto-elektronyske tapassingen sterk ferbetterje sil.
Nije materialen biede wichtige foardielen
It hichtepunt fan dit ûndersyk is it ynnovative gebrûk fan materialen. De ûndersikers keazen GaAsSb as de absorpsjelaach en AlGaAsSb as de multiplikatorlaach. Dit ûntwerp ferskilt fan tradisjonele InGaAs/InP en bringt wichtige foardielen mei:
1. GaAsSb-absorpsjelaach: GaAsSb hat in ferlykbere absorpsjekoëffisjint as InGaAs, en de oergong fan GaAsSb-absorpsjelaach nei AlGaAsSb (multiplikatorlaach) is makliker, wêrtroch it trapeffekt ferminderet en de snelheid en absorpsje-effisjinsje fan it apparaat ferbetteret.
2. AlGaAsSb multiplikatorlaach: De AlGaAsSb multiplikatorlaach is superieur oan de tradisjonele InP- en InAlAs multiplikatorlaach yn prestaasjes. Dit komt benammen ta utering yn hege fersterking by keamertemperatuer, hege bânbreedte en ultra-lege oermjittige rûs.
Mei poerbêste prestaasje-yndikatoaren
De nijeAPD-fotodetektor(lawinefotodiodedetektor) biedt ek wichtige ferbetteringen yn prestaasjemetriken:
1. Ultrahege winst: De ultrahege winst fan 278 waard berikt by keamertemperatuer, en koartlyn ferbettere Dr. Jin Xiao de struktueroptimalisaasje en it proses, en de maksimale winst waard ferhege nei M=1212.
2. Hiel leech lûd: lit tige leech oerlêst lûd sjen (F < 3, fersterking M = 70; F<4, fersterking M=100).
3. Hege kwantumeffisjinsje: ûnder de maksimale winst is de kwantumeffisjinsje sa heech as 5935,3%. Sterke temperatuerstabiliteit: trochbraakgefoelichheid by lege temperatuer is sawat 11,83 mV/K.
Fig. 1 Oermjittige lûd fan APDfotodetektorapparatenfergelike mei oare APD-fotodetektor
Brede tapassingsperspektiven
Dizze nije APD hat wichtige gefolgen foar liDAR-systemen en foton-tapassingen:
1. Ferbettere sinjaal-rûsferhâlding: De hege fersterking en lege rûskarakteristiken ferbetterje de sinjaal-rûsferhâlding signifikant, wat kritysk is foar tapassingen yn fotonearme omjouwings, lykas it monitoren fan broeikasgassen.
2. Sterke kompatibiliteit: De nije APD-fotodetektor (lawinefotodetektor) is ûntworpen om kompatibel te wêzen mei hjoeddeistige indiumfosfide (InP) opto-elektronikaplatfoarms, wêrtroch in naadleaze yntegraasje mei besteande kommersjele kommunikaasjesystemen garandearre wurdt.
3. Hege operasjonele effisjinsje: It kin effisjint operearje by keamertemperatuer sûnder komplekse koelmeganismen, wêrtroch't de ynset yn ferskate praktyske tapassingen ferienfâldige wurdt.
De ûntwikkeling fan dizze nije 1550 nm SACM APD-fotodetektor (lawinefotodetektor) fertsjintwurdiget in grutte trochbraak yn it fjild. It pakt wichtige beheiningen oan dy't ferbûn binne mei tefolle rûs en winstbânbreedteprodukten yn tradisjonele APD-fotodetektor (lawinefotodetektor)-ûntwerpen. Dizze ynnovaasje wurdt ferwachte de mooglikheden fan liDAR-systemen te ferbetterjen, foaral yn ûnbemanne liDAR-systemen, lykas kommunikaasje yn frije romte.
Pleatsingstiid: 13 jannewaris 2025